(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心まわりに回転可能であり、前記軸心まわりの筒状本体を有し、且つ、前記軸心の方向に離隔するガス導入口およびガス導出口を有する、吸収液を受容して当該吸収液を遠心するための回転容器と、
前記回転容器内にて前記ガス導入口および前記ガス導出口の間に位置する部位を含む非回転内部構造体と、を備え、
前記筒状本体は、外筒と、当該外筒との間の空隙を介して当該外筒の内側に位置する内筒とを含む二重構造を有し、前記内筒の内側の空間と前記空隙とは連通しており、
前記非回転内部構造体は、遠心される吸収液における前記内筒より前記軸心側にて前記ガス導入口側から前記ガス導出口側へ流れを生じさせるための液送り手段を有し、
前記非回転内部構造体は、前記内筒の内側にて前記ガス導入口側から前記ガス導出口側へ流れる前記吸収液に対して相対的に高い圧力を作用させるための、前記ガス導入口および前記ガス導出口と通じる第１槽部と、当該第１槽部を経た吸収液に対して相対的に低い圧力を作用させるための少なくとも一つの第２槽部とを、前記空間内に形成するための間仕切り手段を有し、
前記非回転内部構造体は、前記第２槽部と連通する精製ガス導出部を有する、ガス精製装置。
【請求項２】
前記非回転内部構造体は、前記第１槽部において、遠心される吸収液に外周面が接触する大径部を有する、請求項１に記載のガス精製装置。
【請求項３】
前記液送り手段は、前記大径部の前記外周面から突出する突起を含む、請求項２に記載のガス精製装置。
【請求項４】
前記内筒より前記軸心側にて前記ガス導入口側から前記ガス導出口側へ流れる吸収液について、前記第１槽部にて攪拌するための第１攪拌手段、および／または、前記第２槽部にて攪拌するための第２攪拌手段、を更に備える、請求項１に記載のガス精製装置。
【請求項５】
遠心される吸収液の液面位置を調節するための液面調節手段を更に備える、請求項１に記載のガス精製装置。
【請求項６】
前記液面調節手段は、前記回転容器内にて開口する第１開口端と前記回転容器外に位置する第２開口端とを有する管路を含む、請求項５に記載のガス精製装置。
【請求項７】
前記非回転内部構造体の前記精製ガス導出部は、前記回転容器の前記ガス導出口を通過して前記回転容器外に出る、請求項１に記載のガス精製装置。
【請求項８】
前記非回転内部構造体は、前記大径部から前記ガス導出口に向かって延びる小径部をさらに有しており、前記間仕切り手段は、前記小径部を包囲する円筒部と、当該円筒部から径方向外方に延びる一対の円盤部と、を含んでいる、請求項２に記載のガス精製装置。
【請求項９】
前記非回転内部構造体は、前記精製ガス導出部につながる軸方向ガス流路と、前記小径部に形成された径方向ガス流路と、を備えており、前記間仕切り手段の円筒部は、前記小径部の径方向ガス流路に連通する径方向連通管を備えている、請求項８に記載のガス精製装置。
【請求項１０】
軸心まわりに回転可能であり、前記軸心まわりの筒状本体を有し、且つ、前記軸心の延び方向に離隔するガス導入口およびガス導出口を有する、吸収液を受容して当該吸収液を遠心するための回転容器と、
前記回転容器内にて前記ガス導入口および前記ガス導出口の間に位置する部位を含む非回転内部構造体と、を備え、
前記筒状本体は、外筒と、当該外筒との間の空隙を介して当該外筒の内側に位置する内筒とを含む二重構造を有し、前記内筒より前記軸心側の空間と前記空隙とは連通しており、
前記非回転内部構造体は、遠心される吸収液における前記内筒より前記軸心側にて前記ガス導入口側から前記ガス導出口側へ液流れを生じさせるための液送り手段と、前記空間内に第１槽部および少なくとも一つの第２槽部を形成するための間仕切り手段と、前記第２槽部と連通する精製ガス導出部とを有する、ガス精製装置を用いて行う、目的ガスを精製するための方法であって、
前記回転容器を前記軸心まわりに回転させることによって前記吸収液を遠心し且つ当該吸収液に前記液流れを生じさせ、
前記ガス導入口を通じて前記回転容器の前記空間内に原料ガスを導入し、前記第１槽部において、第１の圧力にて、前記遠心される吸収液に対して原料ガスを接触させて目的ガスを吸収させつつ、前記第２槽部において、前記第１の圧力より低い第２の圧力にて、前記第１槽部を経た吸収液から目的ガスを再生させる、ガス精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収液を使用して目的ガスを濃縮精製するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の目的ガスを精製する方法の一つとして、吸収液を使用して行う方法が知られている。【０００３】
吸収液を使用する目的ガスの精製は、例えば吸収液を受容した気液接触塔を利用して行う。吸収液としては、特定のガス成分（目的ガス）を特異的に溶解させるものが用いられる。具体的な精製手順としては、まず、目的ガスを含む原料ガスを気液接触塔に導入し、塔内の吸収液に目的ガスを優先的に溶解（吸収）させる。吸収液に吸収されなかったガス（非吸収ガス）は塔外に排出される。次に、例えば塔内を加熱することにより、吸収液に溶け込んだガス成分を吸収液から放出（再生）させる。再生ガスは、精製ガスとして塔外にて回収される。このような目的ガスの吸収および再生が塔内で交互に繰り返され、精製ガスが断続的に取得される。吸収液を使用して行う目的ガスの精製技術については、例えば下記の特許文献１，２や非特許文献１に記載されている。【０００４】
しかしながら、従来の吸収液を使用して行う目的ガスの精製では、一般に、吸収液から再生ガスが放出される際には、当該再生ガスに同伴して吸収液の微小な液滴（ミスト）が発生する。精製ガスにミストが含まれると精製ガスの品質低下を招くことから、精製ガスの回収に際してミストを有意に除去しておく必要がある。このため、例えば上述の気液接触塔を利用する方法では、ミスト成分を除去するためのデミスターや洗浄塔を気液接触塔とは別に設ける必要がある。また、上述の吸収液を使用して行う目的ガスの精製では、吸収液を加熱して吸収液に溶解した目的ガスを放出させたのち再び吸収液に目的ガスを吸収させるには、吸収液を冷却して目的ガスの吸収量を回復させる必要がある。即ち、目的ガスの吸収ないし再生を繰り返すには、加熱・冷却エネルギーが必要であり、このような温度変更を伴う方法や装置は、効率的な連続運転を実現するには適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２８５３３３号公報
【特許文献２】ＵＳ  ４９５０４６２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】論文Solubility of Propylene in Aqueous Silver Nitrate, I.H. Cho, D.L. Cho, H.K. Yasuda, and T. R. Marrero, J.Chem.Eng.Data 1995,40, 102-106
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであり、吸収液を使用して目的ガスを精製するに際して、効率よい連続運転を可能としつつ、精製ガスにミストが含まれるのを抑制するのに適したガス精製装置およびガス精製方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の第１の側面によるとガス精製装置が提供される。このガス精製装置は、回転容器および非回転内部構造体を備える。回転容器は、吸収液を受容して当該吸収液を遠心するためのものであり、軸心まわりに回転可能である。回転容器は、軸心まわりの筒状本体を有し、且つ、軸心の延び方向に離隔するガス導入口およびガス導出口を有する。筒状本体は、外筒と、当該外筒との間の空隙を介して当該外筒の内側に位置する内筒とを含む二重構造を有し、内筒より軸心側の空間と前記空隙とは連通している。非回転内部構造体は、回転容器内にてガス導入口およびガス導出口の間に位置する部位を含む。非回転内部構造体は、遠心される吸収液における内筒より軸心側にてガス導入口側からガス導出口側へ流れを生じさせるための液送り手段を有する。非回転内部構造体は、第１槽部と少なくとも一つの第２槽部とを内筒より軸心側の空間内に形成するための間仕切り手段を有する。第１槽部は、内筒より軸心側にてガス導入口側からガス導出口側へ流れる前記吸収液に対して相対的に高い圧力を作用させるためのものであり、ガス導入口およびガス導出口と通じている。第２槽部は、第１槽部を経た吸収液に対して相対的に低い圧力を作用させるためのものである。非回転内部構造体はまた、第２槽部と連通する精製ガス導出部を有する。
【０００９】
本発明の第１の側面に係るガス精製装置の使用時には、回転容器に受容された吸収液が遠心力の作用によって筒状本体に押し付けられるように回転容器を回転させる。例えば、遠心される吸収液の液面位置が筒状本体と略平行になるように回転容器を回転させる。ここで、回転容器内の吸収液の量を、あらかじめ、吸収液が遠心されたときに二重構造を有する筒状本体の内筒が吸収液に浸る程度にしておく。そうすると、遠心される吸収液は、二重構造とされた筒状本体の外筒と内筒との間の空隙、および内筒より軸心側の空間の一部を占める。また、回転容器内には、液送り手段を有する非回転内部構造体が設けられており、回転容器の上述のような回転時には、液送り手段の作用によって、内筒より軸心側にある吸収液には、ガス導入口側からガス導出口側への液流れが生じる。そして、内筒より軸心側の空間と外筒および内筒の間の空隙とが連通していることから、当該空隙にある吸収液には、ガス導出口側からガス導入口側への液流れが生じる。したがって、遠心される吸収液は、筒状本体側に押し付けられたまま、前記空間と前記空隙との間を循環する。
【００１０】
非回転内部構造体は、回転容器の内筒より軸心側の空間内に、第１槽部と第２槽部とを形成するための間仕切り手段を有する。第１槽部は、ガス導入口およびガス導出口と通じており、第２槽部は、非回転内部構造体の精製ガス導出部と連通している。回転容器の回転時に、例えば目的ガスを含む原料ガスを高圧条件でガス導入口を通じて回転容器の内部空間に導入すると、第１槽部においては、相対的に高い圧力にて、吸収液に対して原料ガスが接触し、原料ガス中の目的ガスが吸収液に有意に吸収される。一方、液送り手段の作用によって、第１槽部を経た吸収液は第２槽部に入る。この第２槽部においては、吸収液に溶け込んだガス成分を放出（再生）させるように、第１槽部より低い圧力を作用させる。第１槽部と第２槽部との圧力差によって、吸収液から目的ガスが再生し、精製ガスとして取得することができる。また、非回転内部構造体が複数の第２槽部を有する場合には、複数段階での目的ガスの吸収ないし再生が行われる。即ち、複数の第２槽部を有する場合、前段の第２槽部において吸収液から目的ガスが再生されると、前段の第２槽部を経た吸収液は、目的ガスの吸収能力が回復しており、再度、目的ガスを吸収することが可能な状態になる。したがって、前段の第２槽部に到るまでに第１槽部において吸収されなかった目的ガスは、前段の第２槽部を経て第１槽部にある吸収液に吸収され、後段の第２槽部において、再度、吸収液から目的ガスが再生される。このようにして各第２槽部において吸収液から再生された目的ガスは、精製ガス導出部を通じて回転容器外に導出されて回収される。その一方、吸収液に吸収されなかったガス（非吸収ガス）は、ガス導出口を介して回転容器外に排出される。このような複数の第２槽部を有する構成は、精製ガスの取得量を増大させるうえで効果的である。
【００１１】
ここで、吸収液には遠心力が作用していることから、吸収液から目的ガスが再生する際、ガス成分が吸収液の液面位置より軸心側に向けて放出されても、再生ガスに同伴してミストが飛び出すことは抑制される。即ち、第２槽部における目的ガスの再生に際し、ミストの発生が抑制される。また、仮に再生ガスに同伴してミストが発生したとしても、当該ミストには相当に大きな加速度が作用しているので、速やかに吸収液の液面に取り込まれる。したがって、本装置は、吸収液を使用して目的ガスを精製するに際して、取得する精製ガスにミストが含まれるのを抑制するのに適する。
【００１２】
加えて、上述のように、遠心される吸収液は、内筒より軸心側において液送り手段によって第１槽部を経た後に少なくとも一つの第２槽部に入る。さらに、内筒より軸心側の空間と外筒および内筒の間の空隙とが連通していることから、遠心される吸収液は、上述したように前記空間と前記空隙との間を循環している。したがって、本装置を使用すれば、第１槽部における目的ガスの吸収と、第２槽部における目的ガスの再生とを同時に並行して行い続けることができ、精製ガスを連続的に取得することができる。
【００１３】
従来の吸収液を使用して行う目的ガスの精製では、気液接触塔を利用する場合には、例えば塔内を加熱することにより吸収液に溶解した目的ガスを吸収液から放出させる。この場合、再び吸収液に目的ガスを吸収させるには、吸収液を冷却して目的ガスの吸収量を回復させる必要がある。即ち、目的ガスの吸収ないし再生を繰り返すには、加熱・冷却エネルギーが必要であり、このような温度変更を行う方法は、効率的な連続運転を実現するには適していない。これに対し、本装置を使用して行う目的ガスの吸収ないし再生では、第１槽部において目的ガスの吸収がなされた後に第２槽部において目的ガスの再生がなされる。吸収液を用いた目的ガスの吸収ないし再生においては、吸収液の温度は、一般に、吸収液の目的ガスの吸収によって上昇し、目的ガスの放出（再生）によって下降するところ、本装置を使用すれば、第１槽部にて吸収熱により吸収液の温度が上昇しても、その後に第２槽部にて目的ガスが再生して吸収液の温度が下降するので、吸収液の温度変化は抑制される。したがって、本装置によれば、吸収液の加熱・冷却を別途行わなくても目的ガスの吸収ないし再生を繰り返すことが可能になり、エネルギー消費を抑制しながら効率よい連続運転が可能である。
【００１４】
好ましくは、非回転内部構造体は、第１槽部において、遠心される吸収液に外周面が接触する大径部を有する。このような構成において、ガス導入部を介して第１槽部に高圧条件で原料ガスが供給されると、高圧状態の当該原料ガスは、吸収液と混合した状態で大径部の外周面の外側をガス導入口側からガス導出口側へ向けて通過する。したがって、大径部を有する構成は、吸収液に対する目的ガスの接触効率を増大させて目的ガスの吸収量を増大するうえで好適である。
【００１５】
好ましくは、液送り手段は、大径部の前記外周面から突出する突起を含む。このような構成は、液送り手段として適している。
【００１６】
好ましくは、内筒より軸心側にてガス導入口側からガス導出口側へ流れる吸収液について、第１槽部にて攪拌するための第１攪拌手段、および／または、第２槽部にて攪拌するための第２攪拌手段、を更に備える。第１攪拌手段を備える構成によれば、吸収液に対流を生じさせることが可能であり、吸収液の液面部分は、液深の深い部分から移動した液分によって更新される。したがって、第１攪拌手段を備える構成は、吸収液に対する目的ガスの接触効率を増大させて目的ガスの吸収量を増大するうえで好適である。一方、第２攪拌手段を備える構成によれば、遠心される吸収液については、液深の深いところでは遠心力によって高い圧力が作用しており、液面近傍に比べるとガスの再生が起こり難いところ、第２攪拌手段の作用によって、液深の深い部分から液面近傍への移行が可能となり、目的ガスの再生が促進される。したがって、第２攪拌手段を備える構成は、精製ガスの取得量を増大するうえで好適である。
【００１７】
好ましくは、遠心される吸収液の液面位置を調節するための液面調節手段を更に備える。このような構成によれば、遠心される吸収液の液面位置を調節することにより、液送り手段等を適切に機能させることができる。また、大径部がある場合には、第１槽部の圧力に応じた液面調節を行うことによって、吸収液による目的ガスの吸収を適切に実行することが可能となる。即ち、第１槽部に作用するガスの圧力では、大径部が吸収液に浸かり込んでいることによって当該大径部の外周面の外側までガスが潜り込み難い場合であっても、吸収液の液面位置を軸心から離間させるように調節することにより、大径部の外周面の外側におけるガスの通過を容易にすることが可能となる。一方、回転容器内の吸収液量の不足によって大径部の外周面が遠心される吸収液と接しない事態が生じうる場合には、吸収液を回転容器内に補充することにより、遠心される吸収液に大径部の外周面が接触するようにすることができる。
【００１８】
好ましくは、液面調節手段は、回転容器内にて開口する第１開口端と回転容器外に位置する第２開口端とを有する管路を含む。このような構成によれば、回転容器内と回転容器外との圧力差を利用して、遠心される吸収液の液面位置の調節を適切に行うことが可能である。例えば、回転容器内に吸収液を補充し続けても、回転容器内の吸収液にかかる遠心力の作用により、余剰な吸収液が管路を通じて回転容器外へ導出される。
【００１９】
好ましくは、非回転内部構造体の精製ガス導出部は、回転容器のガス導出口を通過して回転容器外に出る。このような構成によれば、ガス導出口やガス導入口以外に精製ガス導出部を回転容器外に導くための開口部を回転容器に設ける必要がない。
【００２０】
本発明の第２の側面によるとガス精製方法が提供される。このガス精製方法は、回転容器および非回転内部構造体を備えるガス精製装置を用いて行う。回転容器は、吸収液を受容して当該吸収液を遠心するためのものであり、軸心まわりに回転可能である。回転容器は、軸心まわりの筒状本体を有し、且つ、軸心の延び方向に離隔するガス導入口およびガス導出口を有する。筒状本体は、外筒と、当該外筒との間の空隙を介して当該外筒の内側に位置する内筒とを含む二重構造を有し、内筒より軸心側の空間と前記空隙とは連通している。非回転内部構造体は、回転容器内にてガス導入口およびガス導出口の間に位置する部位を含む。非回転内部構造体は、遠心される吸収液における内筒より軸心側にてガス導入口側からガス導出口側へ液流れを生じさせるための液送り手段を有する。非回転内部構造体は、第１槽部と、少なくとも一つの第２槽部とを内筒より軸心側の空間内に形成するための間仕切り手段を有する。非回転内部構造体はまた、第２槽部と連通する精製ガス導出部を有する。本方法では、回転容器を軸心まわりに回転させることによって吸収液を遠心し且つ当該吸収液に液流れを生じさせつつ、ガス導入口を通じて回転容器の内筒より軸心側の空間内に原料ガスを導入し、第１槽部において、第１の圧力にて、遠心される吸収液に対して原料ガスを接触させて目的ガスを吸収させる。これと同時に並行して、第２槽部において、第１の圧力より低い第２の圧力にて、第１槽部を経た吸収液から目的ガスを再生させる。本方法によると、本発明の第１の側面の装置を適切に稼動させることができる。即ち、本方法は、吸収液を使用して目的ガスを精製するに際して、取得する精製ガスにミストが含まれるのを抑制するのに適する。加えて、本方法によれば、第１槽部における目的ガスの吸収と、第２槽部における目的ガスの再生とを同時に並行して行い続けることができ、精製ガスを連続的に取得することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るガス精製装置の全体構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】間仕切り手段の一例を示す斜視図である。
【図５】図２の部分拡大図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】図２の部分拡大図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るガス精製装置Ｘの全体構成図である。ガス精製装置Ｘは、ボンベＹから供給される原料ガスを本発明に係るガス精製方法によって精製する。ガス精製装置Ｘは、主として、精製ユニットＵと、駆動部１と、圧力調整弁２と、吸収液貯留タンク３と、流量調整弁４と、ポンプ５と、配管Ｌ１〜Ｌ５とを備える。
【００２４】
ボンベＹは、原料ガスをガス精製装置Ｘに供給するためのものであり、例えば、高圧条件で原料ガスとしての粗プロピレンガスが封入されている。当該粗プロピレンガスは、目的ガスとしてのプロピレンを含み、不純物としてプロパンを含む。ボンベＹには、原料ガスを通流させるための配管Ｌ１が連結されている。
【００２５】
図２に示すように、精製ユニットＵは、回転容器１０と、非回転内部構造体２０と、一対のロータリージョイント３０，４０とを備える。なお、図２（および図１）は、回転容器１０およびロータリージョイント３０，４０を概略的にのみ示し、これらを構成する部材の肉厚は示していない。
【００２６】
回転容器１０は、筒状本体１１と、この筒状本体１１の軸方向に離れた両端につながる側壁１２，１３とを備えている。側壁１２は、一方のロータリージョイント３０の回転部３１に連結されており、側壁１３は、他方のロータリージョイント４０の回転部４１に連結されている。回転部３１，４１は、それぞれ、例えば軸受（図示略）を介してロータリージョイント３０，４０の固定部３２，４２に支持されており、軸心Ｃ１まわりに回転自在である。これにより、回転容器１０は、軸心Ｃ１まわりに回転可能となっている。側壁１２，１３の回転部３１，４１に対する連結部分は開口してガス導入口１２ａおよびガス導出口１３ａとなっている。ガス導入口１２ａおよびガス導出口１３ａは、回転容器１０の軸方向に離間している。
【００２７】
筒状本体１１は、外筒１１Ａおよび内筒１１Ｂを含む二重構造を有する。内筒１１Ｂは、外筒１１Ａまたは側壁１２，１３に支持されている（支持構造は図示略）。外筒１１Ａと内筒１１Ｂとの間には環状の空隙１４が形成されている。また、内筒１１Ｂの軸方向における両端と側壁１２，１３との間には、隙間１４ａが形成されており、内筒１１Ｂの内側の空間１５と、上記環状の空隙１４とは、連通している。回転容器１０の内部には、所定量の吸収液が受容されている。吸収液としては、例えば原料ガスとして粗プロピレンガスを用いる場合、所定の濃度に調製された硝酸銀水溶液が使用される。
【００２８】
図２は、回転容器１０が軸心Ｃ１まわりに高速回転する状態を表す。このとき、回転容器１０内の吸収液（以下、必要に応じて「遠心される吸収液」という）は、筒状本体１１（外筒１１Ａ及び内筒１１Ｂ）に押し付けられた状態となっている。図２において、符号ＬＱは遠心される吸収液を表す。
【００２９】
回転容器１０のガス導入口１２ａには、ガス導入管３３および液導出管３４が挿通している。ガス導入管３３は、回転容器１０内に原料ガスを導入するためのものであり、ロータリージョイント３０の固定部３２に固定されている。ガス導入管３３と回転部３１との間には、回転容器１０の気密性を保持するためのシール手段（図示略）が介在されている。ガス導入管３３の回転容器１０内における開口端には、当該開口端から径方向外方に延びる円盤状の仕切り板３３Ａが設けられている。液導出管３４は、遠心される吸収液ＬＱを回転容器１０外に導出するためのものであり、ガス導入管３３の内側に挿通するとともに、ガス導入管３３ないしロータリージョイント３０の固定部３２に固定されている。液導出管３４は、回転容器１０の空間１５内に開口する一方の開口端３４ａと、回転容器１０外に位置する他方の開口端（図示せず）とを有する。液導出管３４は、本発明でいう液面調節手段として機能する。
【００３０】
回転容器１０のガス導出口１３ａには、ガス排出管４３が挿通している。ガス排出管４３は、回転容器１０内を通過したガスを回転容器１０外に排出するためのものであり、ロータリージョイント４０の固定部４２に固定されている。ガス排出管４３と回転部４１との間には、回転容器１０の気密性を保持するためのシール手段（図示略）が介在されている。ガス排出管４３の回転容器１０内における開口端には、当該開口端から径方向外方に延びる円盤状の仕切り板４３Ａが設けられている。
【００３１】
非回転内部構造体２０は、精製ガス回収管２１と、コア２２と、仕切り部材２３とを備える。
【００３２】
精製ガス回収管２１は、ガス排出管４３の内側に挿通するとともに、ガス排出管４３および／またはロータリージョイント４０の固定部４２に固定されている。コア２２は、精製ガス回収管２１に連結固定されている。仕切り部材２３は、コア２２に連結されている。かかる構成により、非回転内部構造体２０は、精製ガス回収管２１を介してロータリージョイント４０に固定的に支持されている。
【００３３】
コア２２は、略円柱状とされており、回転容器１０内においてガス導入口１２ａおよびガス導出口１３ａの間に位置する。コア２２は、外径が大きい大径部２２Ａと、外径が小さい小径部２２Ｂとを有する。本実施形態では、コア２２は、３つの大径部２２Ａおよび３つの小径部２２Ｂを有し、各小径部２２Ｂは、それぞれの大径部２２Ａからガス導出口１３ａ側に向かって延びている。
【００３４】
コア２２には、ガス流路２２ｃ，２２ｄが形成されている。ガス流路２２ｃ（軸方向ガス流路）は、回転容器１０の軸方向に延びており、精製ガス回収管２１と連通している。ガス流路２２ｄ（径方向ガス流路）は、図２および図３から理解できるように、例えば各小径部２２Ｂにおいて円周方向に均等間隔にて４箇所設けられ、それぞれが軸方向ガス流路２２ｃと連通している。
【００３５】
仕切り部材２３は、各小径部２２Ｂに設けられている。仕切り部材２３は、回転容器１０が回転させられて容器内の吸収液ＬＱが外筒１１Ａに押し付けられたときに、遠心される吸収液に接触する状態となって、回転容器１０内の空間１５のうち吸収液ＬＱが占めない領域（気相領域）を回転容器１０の軸方向に仕切る。図２〜図４に示すように、仕切り部材２３は、回転容器１０の軸方向に延びる円筒部２３Ａと、この円筒部２３Ａの両端から径方向外向きに延びる一対の円盤部２３Ｂと、円筒部２３Ａにつながる複数の径方向連通管２３Ｃとを備える。
【００３６】
本実施形態では、図２から理解できるように、内筒１１Ｂとコア２２との間に形成される空間を第１槽部１５Ａと複数の第２槽部１５Ｂとに区分している。各第２槽部１５Ｂは、それぞれの仕切り部材２３と内筒１１Ｂとの間の環状領域（仕切り部材２３の一対の円盤部２３Ｂ間の環状領域）である。第１槽部１５Ａは、内筒１１Ｂとコア２２との間に形成される空間の複数の第２槽部１５Ｂを除いた部分である。第１槽部１５Ａは、図２における仕切り板３３Ａ，４３Ａによって両端が仕切られている。仕切り部材２３は、本発明でいう間仕切り手段として機能する。
【００３７】
図３および図４に示すように、径方向連通管２３Ｃは、円筒部２３Ａの軸方向の中央から内向きに延びており、円周方向において均等間隔にて４箇所に設けられている。これら連通管２３Ｃは、それぞれ、小径部２２Ｂに連結されている。また、各連通管２３Ｃは、第２槽部１５Ｂに連通し、且つ、径方向ガス流路２２ｄに連通している。これにより、第２槽部１５Ｂと精製ガス回収管２１とは、径方向連通管２３Ｃおよびガス流路２２ｄ，２２ｃを介して連通している。図２および図３から理解されるように、各小径部２２Ｂの周りの第１槽部１５Ａにおいては、隣接する連通管２３Ｃの間の空間ＳＰ（図３）を介して、仕切り部材２３に対するガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側へのガスの通流が可能となっている（図２の矢印Ｎ３参照）。
【００３８】
図５および図６に示すように、各大径部２２Ａには、複数のフィン２２ｅが設けられている。フィン２２ｅは、大径部２２Ａの外周面から突出しており、当該外周面において規則的に並んでいる。図５によく表れているように、フィン２２ｅは、例えば略矩形状である。また、図６によく表れているように、フィン２２ｅは、軸心Ｃ１に対して傾斜する姿勢とされている。
【００３９】
回転容器１０が回転すると、遠心される吸収液は回転容器１０とともに回転する一方、大径部２２Ａは回転しない。したがって、回転容器１０を図１、図２、および図５における矢印Ｎ１方向に回転させると、内筒１１Ｂの内側の吸収液には、これに接触するフィン２２ｅによって推進力（ドライビングフォース）が働き、ガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側（図２の矢印Ｎ２方向）への流れが生じる。複数のフィン２２ｅは、本発明でいう液送り手段として機能する。複数のフィン２２ｅは、形状、大きさや配列が一定でなくてもよく、ガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側への吸収液の流れを部分的に逆流させるものを含んでいてもよい。フィン２２ｅの組み合わせを工夫することにより、原料ガスと吸収液とが混合されやすくなる。また、フィン２２ｅに代えて、例えば、スパイラルコイル状、略円筒状、三角柱状や台形状の突起を大径部２２Ａの外周面に形成してもよいし、球状、ラシヒリング状やサドル状の充填剤を大径部２２Ａの外周面に固定化してもよい。
【００４０】
図２、図５、および図７に示すように、内筒１１Ｂの内周面には、複数ずつのフィン１１ｃおよびブロック１１ｄが設けられている。フィン１１ｃおよびブロック１１ｄは、大径部２２Ａに対向する位置において、規則的に並んでいる。フィン１１ｃは、例えば矩形状であり、軸心Ｃ１に対して略垂直に延びる。ブロック１１ｄは、例えば軸方向断面が直角三角形であり、ガス導出口１３ａ側に向かうほど高さが大となる。
【００４１】
回転容器１０が回転すると、図２を参照して前述したように、遠心される吸収液ＬＱには大径部２２Ａに設けられたフィン２２ｅの作用によって矢印Ｎ２方向の流れが生じる。ここで、内筒１１Ｂに設けられたフィン１１ｃおよびブロック１１ｄによって、内筒１１Ｂの近傍を流れる吸収液ＬＱが軸心Ｃ１側に向かうように攪拌される（図５の矢印Ｎ４参照）。これらフィン１１ｃおよびブロック１１ｄは、本発明でいう第１攪拌手段として機能する。また、大径部２２Ａに設けられたフィン２２ｅも、第１攪拌手段としての役割も担い得る。
【００４２】
複数のフィン１１ｃおよび複数のブロック１１ｄは、形状、大きさや配列が一定でなくてもよく、ガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側への吸収液の流れを部分的に逆流させるものを含んでいてもよい。フィン１１ｃやブロック１１ｄの組み合わせを工夫することにより、原料ガスと吸収液とが混合されやすくなる。また、フィン１１ｃやブロック１１ｄに代えて、例えば、スパイラルコイル状、略円筒状、三角柱状や台形状の突起を内筒１１Ｂの内周面に形成してもよいし、球状、ラシヒリング状やサドル状の充填剤を内筒１１Ｂの内周面に固定化してもよい。大径部２２Ａに設けられたフィン２２ｅ、および内筒１１Ｂに設けられたフィン１１ｃやブロック１１ｄ、あるいはこれらに相当する突出物の組み合わせを工夫することにより、吸収液の流れと攪拌を効果的に行うことができる。
【００４３】
図２、図８、および図９に示すように、内筒１１Ｂの内周面には、複数のリング片１１ｅが設けられている。リング片１１ｅは、第２槽部１５Ｂに対応する領域において規則的に配されている。リング片１１ｅは、例えば軸方向断面が直角三角形であり、ガス導出口１３ａ側に向かうほど高さが大となる。回転容器１０が回転して遠心される吸収液ＬＱに矢印Ｎ２方向の流れが生じると、第１槽部１５Ａを経た吸収液ＬＱは、第２槽部１５Ｂに入る。ここで、リング片１１ｅによって、内筒１１Ｂの近傍を流れる吸収液ＬＱが軸心Ｃ１に向かうように攪拌される（図８参照）。リング片１１ｅは、本発明でいう第２攪拌手段として機能する。図９においては吸収液を省略している。リング片１１ｅとしては、内筒１１Ｂから軸心Ｃ１に向かって垂直状に起立するループ板状、あるいは内筒１１Ｂから軸心Ｃ１に向かうにつれて吸収液の流れ方向に偏倚するように傾斜させたループ板状であってもよい。また、これらリング片１１ｅに代えて、リング片１１ｅと同様の攪拌作用を発揮するものを非回転内部構造体２０側に取り付けてもよい。
【００４４】
図１に示す駆動部１は、回転容器１０を回転駆動させる。駆動部１は、モータ１Ａと、当該モータ１Ａの出力軸およびロータリージョイント４０の回転部４１に掛け回されたベルト１Ｂと、モータ１Ａの制御部（図示略）とを含んで構成されている。この駆動部１によって回転容器１０を所望の回転速度で回転させることができる。
【００４５】
圧力調整弁２は、配管Ｌ１に設けられており、ボンベＹから供給される原料ガスを、所定の圧力に制御して回転容器１０へ導入する。配管Ｌ１には、ガス導入管３３が連結されている。
【００４６】
吸収液貯留タンク３は、配管Ｌ２に設けられており、液導出管３４を介して回転容器１０外へ導出される吸収液を受容する。配管Ｌ２は、その一端が液導出管３４に連結されており、他端が配管Ｌ１の中間に対して連結されている。
【００４７】
流量調整弁４は、配管Ｌ２に設けられており、吸収液貯留タンク３から配管Ｌ２を介して配管Ｌ１へ流入する吸収液の量を調整する。即ち、吸収液貯留タンク３内の吸収液については、流量調整弁４、配管Ｌ１、ガス導入管３３を経て、回転容器１０内へ補充することができる。回転容器１０内へ吸収液が補充されうる構成は、本発明でいう液面調節手段を担う。
【００４８】
ポンプ５は、例えば真空ポンプであり、回転容器１０内の第２槽部１５Ｂを吸引減圧する。ポンプ５は、精製ガス回収管２１に継合された配管Ｌ３に設けられている。また、配管Ｌ３には、ポンプ５を通らない迂回用の配管Ｌ４が継合されており、これら配管Ｌ３，Ｌ４には、弁６，７が設けられている。弁６，７の開閉操作を適宜行うことにより、ポンプ５によって第２槽部１５Ｂを減圧吸引して配管Ｌ３を通じて精製ガスを回収する状態と、ポンプ５を介さずに第２槽部１５Ｂを常圧にして配管Ｌ４を通じて精製ガスを回収する状態と、を切換えることができる。また、ガス排出管４３には、当該ガス排出管４３を介して回転容器１０外に排出されたガス（非吸収ガス）を通流させるための配管Ｌ５が継合されている。
【００４９】
ガス精製装置Ｘは、さらに、圧力調整弁２、流量調整弁４、ポンプ５、および弁６，７の作動を制御するためのコントローラ（図示せず）を有している。
【００５０】
次に、上記構成を有するガス精製装置Ｘを使用して目的ガスを濃縮精製する方法について説明する。以下の説明においては、原料ガスとして粗プロピレンガスを用い、吸収液として硝酸銀水溶液を用いる場合についての例を挙げる。
【００５１】
ガス精製装置Ｘを用いて目的ガスを精製する際には、まず、吸収液を受容した回転容器１０を駆動部１によって所定の回転速度（回転数）で回転させながら、ボンベＹから圧力調整弁２、配管Ｌ１、およびガス導入管３３を介して回転容器１０内に原料ガスを導入する。回転容器１０には、予め所定量の吸収液（硝酸銀水溶液）が封入されている。
【００５２】
原料ガスとして粗プロピレンガスを用いる場合、原料ガスは、目的ガスとしてプロピレンを含み且つ不純物としてプロパンを含む。ボンベＹから供給される原料ガスのプロピレン濃度およびプロパン濃度は、それぞれ、モル比にして例えば、１０〜９９．８％、０．２〜９０％である。
【００５３】
ここで、回転容器１０に供給する原料ガスの圧力については、一定範囲では高圧であるほうが吸収液（硝酸銀水溶液）へのプロピレンの吸収効率が向上するので好ましい。実用上の観点から、原料ガスの供給圧力は、例えば０．０５〜１０ＭＰａ（ゲージ圧）とされる。
【００５４】
回転容器１０を高速で回転させると、回転容器１０内の吸収液ＬＱには遠心力が作用し、当該吸収液ＬＱが回転容器１０の筒状本体１１に押し付けられる。このとき、吸収液ＬＱの液面は軸心Ｃ１から半径方向に所定の距離隔てた位置にある。ここで、軸心Ｃ１から距離ｒの円周上を速度ｖで回転する物体の遠心加速度ａは、ａ＝ｖ2／ｒで表される。吸収液ＬＱにかかる遠心加速度については、軸心Ｃ１からの距離ｒ（ｍ）、１秒当たりの回転数ｎの場合、ｇ（ｇ＝重力加速度、９．８ｍ／ｓ2とする）を用いて表すと、（２πｒ×ｎ）2／ｒ／９．８＝４π2×ｎ2×ｒ／９．８となり、吸収液ＬＱには、軸心Ｃ１からの距離に比例し、かつ回転容器１０の回転数の２乗に比例した遠心加速度が作用している。例えば、軸心Ｃ１からの距離が２０ｃｍのところでは、回転容器１０を３０００ｒｐｍ（毎秒５０回転）で回転させた場合、約２０００ｇもの大きな遠心加速度が掛かる。１０００ｒｐｍで回転させた場合でも、約２２０ｇの遠心加速度が掛かる。この遠心加速度は、地球上の通常の重力加速度１ｇに比べて遥かに大きい値である。このことは、回転容器１０を如何なる方向に設置してもよいことを意味する。即ち、回転容器１０は、軸心Ｃ１が水平方向に延びる横置き、軸心Ｃ１が垂直方向に延びる縦置き、または軸心Ｃ１が水平方向に対して傾斜する方向に延びる斜め置きのいずれにも設置することができる。
【００５５】
回転容器１０の回転数は、回転容器１０の半径に応じて適宜設定される。例えば、回転容器１０の外筒１１Ａの内半径が２０ｃｍ、外筒１１Ａと内筒１１Ｂとの距離が２ｃｍの場合、回転数は１０００〜３０００ｒｐｍ程度とされる。このとき、外筒１１Ａには約２２０〜２０００ｇの遠心加速度が掛かり、内筒１１Ｂには約２００〜１８００ｇの遠心加速度が掛かる。
【００５６】
回転容器１０内の吸収液ＬＱは、回転容器１０の回転によって外筒１１Ａに押しつけられる。このとき、吸収液ＬＱの液面は、外筒１１Ａの内周面と略平行になっており、軸心Ｃ１から半径方向に所定の距離隔てた位置にある。ここで、吸収液の液面位置は、液導出管３４によって調節することが可能となっている。即ち、液導出管３４が吸収液ＬＱに浸かり込んでいると、第１槽部１５Ａにおける高いガス圧力の作用により、あるいは吸収液への遠心力の作用により、吸収液ＬＱのうち液導出管３４に浸かった部分は、液導出管３４を通じて回転容器１０外へ導出される。したがって、液導出管３４の開口端３４ａを所望の位置に設定しておけば、遠心される吸収液ＬＱについては、開口端３４ａの位置が概ね液面位置となる。このように、液導出管３４を用いれば、回転容器１０内と回転容器１０外との圧力差を利用して、遠心される吸収液ＬＱの液面位置の調節を適切に行うことが可能である。液導出管３４を通じて回転容器１０外へ吸収液ＬＱが導出されると、当該吸収液ＬＱは配管Ｌ２を介して吸収液貯留タンク３へ送出される。なお、本実施形態では、吸収液ＬＱの液面位置は、例えば内筒１１Ｂから軸心Ｃ１側に約２ｃｍのところにある。このとき、非回転内部構造体２０の大径部２２Ａの外周面は、遠心される吸収液ＬＱに接触している。
【００５７】
ここで、前述したように、遠心される吸収液ＬＱには、内筒１１Ｂより軸心Ｃ１側において各大径部２２Ａに設けられた複数のフィン２２ｅによってガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側（図２の矢印Ｎ２方向）への流れが生じる。その一方、内筒１１Ｂの軸方向の両端において、内筒１１Ｂの内側の空間１５と、外筒１１Ａおよび内筒１１Ｂの間の空隙１４とは、連通している。これにより、内筒１１Ｂの内側にてガス導出口１３ａ寄りの連通隙間１４ａまで到達した吸収液ＬＱは、当該連通隙間１４ａで折り返した後に、空隙１４内においてガス導出口１３ａ側からガス導入口１２ａ側に向けて流れる。したがって、遠心される吸収液ＬＱは、空間１５と空隙１４との間で循環することになる。
【００５８】
回転容器１０内に原料ガスがガス導入口１２ａを介して導入されると、当該原料ガスは、第１槽部１５Ａの最も上流部分（図２における左側の大径部２２Ａの上流側）において吸収液ＬＱと接触することにより、順次吸収液ＬＱに吸収される。吸収液ＬＱ（硝酸銀水溶液）に対する目的ガス（プロピレン）の溶解度が不要ガス（プロパン）の溶解度に比べて相当に大きいので、原料ガス中のプロピレンが優先的に吸収液ＬＱに吸収される。
【００５９】
回転容器１０内の吸収液ＬＱ（硝酸銀水溶液）については、濃度が高いほうが単位体積・単位時間あたりのプロピレンの吸収量が多くなるので好ましい。実用上の観点から、硝酸銀水溶液の濃度は、例えば１〜８ｍｏｌ／ｄｍ3の範囲とされ、より好ましくは３〜５ｍｏｌ／ｄｍ3とされる。
【００６０】
吸収液（硝酸銀水溶液）の温度については、低温であるほうが目的ガス（プロピレン）の吸収量が多くなるので有利である。吸収液の温度は、例えば０〜６０℃の範囲とされ、より好ましくは０〜４０℃とされる。
【００６１】
第１槽部１５Ａにおいては、大径部２２Ａの外周面が遠心される吸収液に接触しているため、ガス導入管３３を介して導入された高圧状態の原料ガスは、吸収液ＬＱと混合した状態で、図２における左側の大径部２２Ａの外周面の外側をガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側へ向けて通過し、当該大径部２２Ａの右方領域に到達する。したがって、大径部２２Ａの存在によって、吸収液ＬＱに対する目的ガスの接触効率を増大させて目的ガスの吸収量を増大させることができる。
【００６２】
ここで、大径部２２Ａが吸収液ＬＱに十分に浸かり込んでいると、当該大径部２２Ａの外周面の外側までガスが潜り込み難い。これに対し、本装置においては、液導出管３４を利用して余分な吸収液ＬＱを回転容器１０外へ導出することにより、吸収液の液面位置を、軸心Ｃ１から離間させて大径部２２Ａが吸収液に少し浸る程度に調節することができる。これにより、大径部２２Ａの外周面の外側におけるガスの通過を容易にすることが可能である。一方、回転容器１０内の吸収液ＬＱが過度に回転容器１０外に導出されると、回転容器１０内の吸収液ＬＱの量が不足して大径部２２Ａの外周面が遠心される吸収液ＬＱに接しない事態が生じるが、例えば吸収液貯留タンク３内の吸収液ＬＱを所定の流量で回転容器１０内に補充する措置を講じておけば、大径部２２Ａの外周面が遠心される吸収液ＬＱに接しないといった不都合を回避することができる。
【００６３】
また、遠心される吸収液ＬＱが大径部２２Ａの外周面の外側を通過する際には、内筒１１Ｂに設けられたフィン１１ｃおよびブロック１１ｄによって、図５において矢印Ｎ４で示すように、内筒１１Ｂの近傍から軸心Ｃ１側に向かう流れ（対流）が生じる。そうすると、吸収液ＬＱの液面部分は、当該対流によって液深の深い部分から移動した液分によって更新される。その結果、吸収液ＬＱに対する目的ガスの接触効率を増大させて目的ガスの吸収量をより増大させることができる。
【００６４】
さらに、原料ガスが吸収液ＬＱに混ざりながら大径部２２Ａの外周面の外側を通過する際には、内筒１１Ｂのフィン１１ｃあるいは大径部２２Ａのフィン２２ｅによって、原料ガスの気泡が微細化されうる。原料ガスの気泡の微細化により、吸収液ＬＱに対する原料ガスの接触面積が増大し、吸収液ＬＱによる目的ガスの取得量増大が期待できる。なお、図２における左側の大径部２２Ａの外側を通過する際に吸収液ＬＱに吸収されなかった原料ガスは、当該左側の大径部２２Ａの右方領域の気相中に移動する。
【００６５】
大径部２２Ａの外周面の外側を通過した吸収液は、当該吸収液に作用するドライビングフォースによって、仕切り部材２３で区画された第２槽部１５Ｂ（図２における左側のもの）に進入する。ここで、第２槽部１５Ｂは、第１槽部１５Ａよりも相対的に低い圧力とされている。第２槽部１５Ｂの気相領域は、第１槽部１５Ａの圧力に応じて、ポンプ５によって吸引減圧され、あるいは常圧とされる。第２槽部１５Ｂのガス圧力については、例えば−０．０９〜０ＭＰａ（ゲージ圧）とされ、より好ましくは−０．０９〜−０．０６ＭＰａ（ゲージ圧）とされる。
【００６６】
第２槽部１５Ｂにおいては、第１槽部１５Ａとの圧力の差によって、吸収液ＬＱ（硝酸銀水溶液）に対する目的ガス（プロピレン）の溶解度は低下し、吸収液ＬＱからガス成分が放出（再生）される。第２槽部１５Ｂにおける液深の深いところ（軸心Ｃ１から離れた箇所）では、遠心によって高い圧力がかかった状態であるので、ガス発生は主に吸収液ＬＱの液面近傍において起こる。
【００６７】
ここで、吸収液ＬＱには遠心力が作用していることから、吸収液ＬＱから目的ガスが再生する際、ガス成分が吸収液ＬＱの液面位置より軸心Ｃ１側に向けて放出されても、再生ガスに同伴してミストが飛び出すことは抑制される。即ち、第２槽部１５Ｂにおける目的ガスの再生に際し、当該吸収液ＬＱからのミストの発生が抑制される。また、仮に再生ガスに同伴してミストが発生しても、当該ミストは大きな加速度が作用しているので、吸収液ＬＱの液面に叩きつけられることになり、速やかに吸収液ＬＱに取り込まれる。したがって、このような方法によれば、ミストの発生を効果的に抑制することができる。再生ガス中のミスト含有量は、例えば再生ガス中の銀含有量（銀イオン濃度）を測定することにより、確認することができる。例えば回転容器１０の回転数が１０００ｒｐｍ程度以上であれば、再生ガス中の銀イオン濃度は１ｐｐｍ以下であり、ミスト成分が有意に除去されている。
【００６８】
また、第２槽部１５Ｂを通過する吸収液ＬＱは、内筒１１Ｂに設けられたリング片１１ｅによって攪拌される。これにより、液相（目的ガスを含有する吸収液）と気相とが比較的速やかに平衡状態に達し、目的ガスの再生効率の向上が期待できる。さらに、リング片１１ｅによって、第２槽部１５Ｂを通過する吸収液について、液深の深いところから液面近傍への移行が可能となり、目的ガスの再生が促進される。このことは、精製ガスの取得量の増大に寄与する。
【００６９】
第２槽部１５Ｂにおいて再生されたガスは、連通管２３Ｃ、ガス流路２２ｄを通じてガス流路２２ｃにて合流し、このガス流路２２ｃと連通する精製ガス回収管２１を介して回転容器１０外に導出され、配管Ｌ３ないし配管Ｌ４を通じて精製ガスとして回収される。
【００７０】
最左側の第２槽部１５Ｂを通過した吸収液ＬＱは、隣接する第１槽部１５Ａ（図２において中央の大径部２２Ａの左方）に進入する。ここで、第１槽部１５Ａに進入した吸収液ＬＱは、第２槽部１５Ｂにおいて目的ガスを放出した後であるので目的ガスの吸収能力が回復しており、当該第１槽部１５Ａは、第２槽部１５Ｂよりも高い圧力である。原料ガスは、中央の大径部２２Ａの外周面の外側を吸収液ＬＱと混合した状態でガス導入口１２ａ側からガス導出口１３ａ側へ向けて通過し、当該中央の大径部２２Ａの右方領域に到達する。このとき、前述したのと同様にして、吸収液ＬＱにはドライビングフォースが作用しており、また、当該吸収液ＬＱに原料ガス中の目的ガスが吸収される。次いで、図２の中央に位置する第２槽部１５Ｂに吸収液ＬＱが進入する。ここでも、前述したのと同様にして、ミストの発生が抑制された再生ガスが得られ、精製ガス回収管２１等を介して精製ガスとして回転容器１０外にて回収される。引き続き、吸収液ＬＱは、右側の大径部２２Ａの外周面の外側、および右側の第２槽部１５Ｂを順次通過し、前述したのと同様にして、目的ガスの吸収・再生が行われる。そして、右側の大径部２２Ａの外側を通過したガス（非吸収ガス）は、ガス排出管４３、および配管Ｌ５を介して回転容器１０外に排出される。
【００７１】
以上の説明から理解できるように、ガス精製装置Ｘは、吸収液ＬＱを使用して目的ガスを精製するに際して、精製ガスにミストが含まれるのを抑制するのに適する。また、ガス精製装置Ｘを用いれば、第１槽部１５Ａにおける目的ガスの吸収と、第２槽部１５Ｂにおける目的ガスの再生とを同時に並行して行い続けることができ、精製ガスを連続的に取得することが可能である。かかる構成は、精製ガスの取得効率を高めるのに適している。
【００７２】
なお、吸収液ＬＱを用いた目的ガスの吸収ないし再生において、吸収液ＬＱの温度は、一般に、目的ガスの吸収によって上昇し、目的ガスの放出（再生）によって下降する。したがって、本装置Ｘを用いた目的ガスの吸収ないし再生においては、第１槽部１５Ａにて吸収熱により吸収液ＬＱの温度が上昇しても、その後に第２槽部１５Ｂにて目的ガスが再生するので、吸収液ＬＱの温度変化は抑制される。このため、本装置Ｘを常温下で運転すると、吸収液ＬＱの温度調節を別途行わなくても、吸収液ＬＱの温度が上昇することは抑制される。また、回転容器１０内の余分な吸収液ＬＱを液導出管３４を通じて吸収液貯留タンク３に送出し、吸収液貯留タンク３から配管Ｌ１を介して回転容器１０内に導入するように吸収液ＬＱの一部が回転容器１０外を循環可能な本装置Ｘの構成によれば、回転容器１０外において吸収液の温度調節を施すことにより、回転容器１０内の吸収液の温度を略一定に保つことも可能である。
【００７３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るガス精製装置およびガス精製方法の具体的な構成は、発明の思想から逸脱しない範囲で種々に変更が可能である。
【００７４】
上記実施形態においては、遠心される吸収液ＬＱが大径部２２Ａに接触している場合について説明したが、遠心される吸収液ＬＱは、大径部２２Ａの外周面に接触していなくてもよい。遠心される吸収液ＬＱが大径部に接触していない場合でも、第２槽部を形成する間仕切り手段に当該吸収液ＬＱが接触していれば、相対的に圧力の低い第２槽部において吸収液ＬＱから目的ガスの再生が可能となる。このような構成においては、相対的に圧力の高い第１槽部において、原料ガスと吸収液ＬＱとの混合が促進され、吸収液ＬＱに目的ガスが効率的に吸収される場合がある。
【００７５】
上記実施形態においては、非回転内部構造体２０が３つずつの大径部２２Ａおよび仕切り部材２３を備え、これら仕切り部材２３によって３つの第２槽部１５Ｂが形成された構成であるから、回転容器１０内では、吸収液による目的ガスの吸収および再生は３段階で同時進行する。このように複数段階で目的ガスの吸収および再生が行われる構成によれば精製ガスの回収率向上が期待されるが、第２槽部１５Ｂの数は適宜変更が可能である。
【００７６】
上記実施形態においては、目的ガスとしてプロピレンを、吸収液として硝酸銀水溶液を用いる場合を例に挙げて説明したが、目的ガスおよび吸収液としては、所定の吸収液に特異的に吸収されるガスであれば、種々の組み合わせのものを採用することが可能である。ガス種および吸収液種の組み合わせ例を挙げると、エチレン−硝酸銀水溶液およびプロピレン−硝酸銀水溶液などの炭素数２〜４のオレフィン−硝酸銀水溶液、プロピレン−銀イオン溶解イオン性液体などの炭素数２〜４のオレフィン−銀イオン溶解イオン性液体、一酸化炭素−Ｃｏｓｏｒｂ液、二酸化炭素−アルカノールアミン水溶液などがある。ここで、前記炭素数２〜４のオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、シクロプロペン、１−ブテン、２−ブテン、イソブテン、シクロブテン、１−メチルシクロプロペン、２−メチルシクロプロペン、メチリデンシクロプロパン、イソブチレン、１，３−ブタジエンおよび１，２−ブタジエンなどが挙げられる。また、前記アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンなどが挙げられ、より具体的には、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、２-アミノ−２−メチル−１−ブタノール、Ｎ−メチル−２−アミノ−２−メチル−プロパノール、Ｎ−エチル−２−アミノ−２−メチル−プロパノール、Ｎ−プロピル−２−アミノ−２−メチル−プロパノール、Ｎイソプロピル−２−アミノ−２−メチル−プロパノール、Ｎ−ノルマルブチル−２−アミノ−２−メチル−プロパノールなどが挙げられる。これらの他にも知られた多数のガス種−吸収液種の組み合わせについて、本発明のガス精製装置を用いて行うガス精製への適用が可能である。
【００７７】
なお、近年、地球温暖化防止のために、発電所などの多量の二酸化炭素を排出する施設から効率的に二酸化炭素を回収する方法の開発が求められている。従来のアルカノールアミン水溶液等を用いた二酸化炭素の回収においては、一般に、二酸化炭素を吸収したアルカノールアミン水溶液等を加熱することにより二酸化炭素を再生する必要があった。これに対し、本方法においては、高い圧力にて吸収液に溶解した二酸化炭素を、減圧することで連続的かつ効率的に取り出すことができる。また、本方法によれば、目的ガスの吸収により吸収液の温度が上昇しても、その後の目的ガスの再生によって吸収液の温度の降下が期待でき、熱の出入りを抑制することが見込める。したがって、本装置Ｘおよび本方法は、地球温暖化防止を図りつつ、二酸化炭素の回収を経済的に行うのに適する。
【実施例】
【００７８】
次に、本発明の有用性を実施例により説明するが、本発明は、これらに限定されるものでない。
【００７９】
〔実施例１〕
本実施例においては、上記実施形態に係るガス精製装置Ｘを使用して、原料ガスからプロピレンを精製した。【００８０】
本実施例では、回転容器１０として、外筒１１Ａの内半径が２０ｃｍ、内筒１１Ｂの内半径が１８ｃｍ、長さ（軸心Ｃ１に沿う長さ）が１００ｃｍのものを用いた。非回転内部構造体２０として、大径部２２Ａの外半径が１６ｃｍ、軸心Ｃ１から第２槽部１５Ｂを形成する円盤部２３Ｂの外周縁までの距離が１７．５ｃｍ、各仕切り部材２３において対をなす円盤部２３Ｂ間の距離が２０ｃｍである、３つずつの大径部２２Ａおよび仕切り部材２３を有するものを用いた。即ち、３つの第２槽部１５Ｂが形成された３段式のガス精製装置とした。【００８１】
大径部２２Ａの外周面には、フィン２２ｅとして、１ｃｍ四方のものを円周方向に６０枚、軸心Ｃ１の延び方向に６列で設けた。内筒１１Ｂの内周面には、フィン１１ｃとして、１ｃｍ四方のものを円周方向に６０枚、軸心Ｃ１の延び方向に７列で設け、ブロック１１ｄとして、半径方向に見て１ｃｍ四方でガス導出口１３ａ側の端部の高さが０．５ｃｍの三角柱を円周方向に６０枚、軸心Ｃ１の延び方向に６列で設けた。フィン１１ｃおよびブロック１１ｄは、軸心Ｃ１の延び方向において交互に配列させた。内筒１１Ｂの内面にはまた、リング片１１ｅとして、軸心Ｃ１の延び方向の長さが１ｃｍでガス導出口１３ａ側の端部の高さが０．５ｃｍの部分円錐形のものを軸心Ｃ１の延び方向に９列で設けた。【００８２】
吸収液として３ｍｏｌ／ｄｍ3の硝酸銀水溶液（比重１．４）を用い、当該吸収液を、遠心されたときの液面位置が軸心Ｃ１から１５．５ｃｍとなる量で回転容器１０内に受容させた。定常運転時の回転容器１０の回転数を３０００ｒｐｍ（毎秒５０回転）とし、第２槽部１５Ｂのガス圧力については、ポンプ５で吸引減圧することにより−０．０８（ゲージ圧）とした。【００８３】
原料ガスとしては、プロピレン濃度が９０体積％、プロパン濃度が１０体積％のものを用い、２０Ｎｍ3／ｈの流量でガス導入管３３を介して回転容器１０内に供給した。原料ガスの供給圧力は０．４ＭＰａ（ゲージ圧）とした。【００８４】
吸収液の温度については、左側の大径部２２Ａのガス導入口１２ａ側において、硝酸銀水溶液へのプロピレンの吸収熱により運転初期には一時的に４３℃まで上昇したが、１時間運転後には約３６℃で安定した。【００８５】
精製ガス回収管２１を介して取得される精製ガスについては、取得量が１７．４Ｎｍ3／ｈであり、プロピレン濃度が９９．８体積％であった。精製ガス中の銀イオン濃度は重量濃度にして１ｐｐｍ以下であった。ガス排出管４３を介して排出される非吸収ガスについては、排出量が２．５Ｎｍ3／ｈであり、プロパンが７３体積％とプロピレンが２７体積％を含む混合ガスであった。なお、得られた精製ガス中には微量の水蒸気が存在するが、上記の精製ガスの量は、水蒸気を乾燥により除去したものとして補正した値である。以下の実施例においても精製ガスの量は水蒸気量を補正した値で示している。【００８６】
〔実施例２〕
本実施例においては、吸収液として硝酸銀水溶液に代えてイオン性液体を用いた以外は実施例１と同一の条件で、原料ガスからプロピレンを精製した。即ち、実施例１と同一のガス精製装置Ｘを使用して、実施例１と同一のガス精製装置Ｘの運転条件および実施例１と同一の原料ガス供給態様で原料ガスからプロピレンを精製した。【００８７】
吸収液であるイオン性液体は１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムに２５％濃度で四フッ化ホウ素銀を溶かしこんだ液を用いた。原料ガスを２０Ｎｍ3／ｈで回転容器１０内に供給したところ、１時間運転後には左側の大径部２２Ａのガス導入口１２ａ側における吸収液の温度が４０℃で安定した。精製ガス回収管２１を介して取得される精製ガスについては、取得量が１６．９Ｎｍ3／ｈであり、プロピレン濃度が９９．８体積％であった。精製ガス中の銀イオン濃度は重量濃度にして１ｐｐｍ以下であった。ガス排出管４３を介して排出される非吸収ガスについては、排出量が３．０Ｎｍ3／ｈであり、プロパンが６５体積％とプロピレンが３５体積％を含む混合ガスであった。【００８８】
〔実施例３〕
本実施例においては、実施例１と同一のガス精製装置Ｘを使用して、原料ガスから二酸化炭素を吸収除去した。吸収液として２０％濃度のエタノールアミン水溶液を用い、原料ガスとしては窒素濃度が８０％、二酸化炭素濃度が２０体積％のものを用いた。ガス精製装置Ｘの運転条件は実施例１と同一とした。【００８９】
原料ガス供給態様は、回転容器１０への供給圧力が０．７ＭＰａ（ゲージ圧）、流量が５０Ｎｍ3／ｈであった。１時間運転後には左側の大径部２２Ａのガス導入口１２ａ側における吸収液の温度が３６℃で安定した。精製ガス回収管２１を介して取得される精製ガスについては、取得量が４．６Ｎｍ3／ｈであり、二酸化炭素濃度が９７．３体積％であった。ガス排出管４３を介して排出される非吸収ガスについては、排出量が４５．２Ｎｍ3／ｈであり、窒素が８８体積％と二酸化炭素が１２体積％を含む混合ガスであった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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